Carboneto cimentado é um nome geral de liga preparada por metalurgia do pó a partir de 9 tipos de carbonetos metálicos dos grupos IVa, Va e VIa na tabela periódica de elementos e metais do grupo do ferro, como Fe, Co e Ni.
A fase de carboneto faz com que a liga tenha alta dureza e resistência ao desgaste, enquanto a fase de ligação confere à liga certa resistência e tenacidade.
De acordo com a composição, os carbonetos cimentados podem ser divididos em cinco categorias: carbonetos cimentados à base de carboneto de tungstênio, carbonetos cimentados à base de carboneto de titânio, carbonetos cimentados revestidos, carbonetos cimentados à base de aço e outros carbonetos cimentados.
De acordo com seu escopo de aplicação, o metal duro pode ser dividido em quatro categorias: ferramentas de corte de metal duro, moldes de metal duro, ferramentas de medição de metal duro e peças resistentes ao desgaste e metal duro para mineração e geologia de petróleo.
De modo geral, os carbonetos cimentados WC Co são amplamente utilizados, como ferramentas de corte, matrizes de trefilação de metal, matrizes de estampagem, ferramentas de medição para ferro fundido, metais não ferrosos e suas ligas e peças resistentes ao desgaste para máquinas de mineração e exploração geológica;
As ligas WC Ti Co são usadas principalmente para corte de aço;
WC TiC – (NbC) – Ligas de Co são usadas principalmente para cortar peças feitas de materiais de alta dureza.
Embora outros tipos de carbonetos cimentados tenham feito grande progresso nos últimos anos e alcançado grande sucesso em algumas aplicações especiais, os carbonetos cimentados da série WC Co (ou seja, tipo YG) têm excelentes propriedades mecânicas abrangentes, que são os carbonetos cimentados mais amplamente utilizados e utilizados em a industria.
1. Problemas encontrados na brasagem de metal duro
A brasabilidade do metal duro é baixa.
Isso ocorre porque o teor de carbono do metal duro é alto e a superfície suja geralmente contém mais carbono livre, o que dificulta a umedecimento da solda.
Além disso, o metal duro é fácil de oxidar e formar uma película de óxido na temperatura de brasagem, o que também afetará a molhabilidade da solda.
Portanto, a limpeza da superfície antes da brasagem é muito importante para melhorar a molhabilidade do metal de adição de brasagem em metal duro.
Se necessário, medidas como revestimento de cobre ou níquel podem ser tomadas na superfície.
Outro problema na brasagem de metal duro é que a junta é fácil de quebrar.
Isso ocorre porque seu coeficiente de expansão linear é apenas metade do do aço de baixo carbono.
Quando o metal duro é brasado com a matriz deste tipo de aço, irá gerar uma grande tensão térmica na junta, o que levará à fissuração da junta.
Portanto, medidas de prevenção de trincas devem ser tomadas durante a brasagem de metal duro com diferentes materiais.
2. Tratamento de superfície antes da brasagem
Antes da brasagem, os óxidos, graxa, sujeira e tinta da superfície da peça devem ser removidos com cuidado, pois a solda derretida não pode molhar a superfície das peças que não foram limpas, nem preencher a lacuna da junta.
Às vezes, para melhorar a brasabilidade do metal base e a resistência à corrosão da junta soldada, as peças devem ser pré-revestidas com uma determinada camada de metal antes da brasagem.
(1) A mancha de óleo pode ser removida com solvente orgânico
Os solventes orgânicos comuns incluem álcool, tetracloreto de carbono, gasolina, tricloroetileno, dicloroetano e tricloroetano.
Durante a produção de pequenos lotes, o zero pode ser limpo por imersão em solvente orgânico.
O mais utilizado na produção em massa é o desengorduramento no vapor de solvente orgânico.
Além disso, resultados satisfatórios podem ser obtidos em solução alcalina quente.
Por exemplo, peças de aço podem ser desengorduradas por imersão em solução de soda cáustica a 10% a 70-80 ℃, e peças de cobre e liga de cobre podem ser limpas em uma solução de 50g de fosfato trissódico, 50g de bicarbonato de sódio e 1L de água a uma temperatura de 60 -80°C.
As peças também podem ser desengorduradas com detergente e depois cuidadosamente limpas com água.
Quando a superfície da peça pode ser completamente molhada pela água, isso indica que a graxa da superfície foi removida.
Para peças pequenas com formato complexo e grande quantidade, a limpeza ultrassônica também pode ser utilizada em ranhuras especiais.
A eficiência de remoção ultrassônica de óleo é alta.
(2) Remoção de óxido
Antes da brasagem, os óxidos na superfície da peça podem ser processados por método mecânico, método de ataque químico e método de ataque eletroquímico.
Lima, escova de metal, lixa, rebolo e jato de areia podem ser usados para remover a película de óxido da superfície durante a limpeza por método mecânico.
A limpeza com lima e lixa é utilizada para produção de peça única, e o sulco formado durante a limpeza também favorece o umedecimento e espalhamento da solda.
Rebolo, escova de metal, jateamento de areia e outros métodos são usados na produção em lote.
A limpeza mecânica não é adequada para superfícies de alumínio, liga de alumínio e liga de titânio.
(3) Superfície do metal base revestida com metal
O principal objetivo do revestimento de metal na superfície do metal base é melhorar a soldabilidade de alguns materiais e aumentar a molhabilidade da solda ao metal base;
Evitar que a interação entre o metal base e o metal de adição afete negativamente a qualidade da junta, como prevenir trincas e reduzir compostos intermetálicos frágeis na interface;
Como camada de solda, simplifica o processo de montagem e melhora a produtividade.
3. Materiais de brasagem
(1) Metal de adição
Aços para ferramentas de brasagem e ligas duras geralmente usam metais de adição de cobre puro, cobre, zinco e cobre prateado.
O cobre puro tem boa molhabilidade para todos os tipos de carbonetos cimentados, mas o melhor efeito pode ser obtido pela brasagem em atmosfera redutora de hidrogênio.
Ao mesmo tempo, devido à alta temperatura de brasagem, a tensão na junta é grande, levando ao aumento da tendência à trinca.
A resistência ao cisalhamento da junta com a brasagem tradicional de cobre puro é de cerca de 150MPa, e a plasticidade da junta também é alta, mas não é adequada para trabalhos em altas temperaturas.
O metal de adição cobre-zinco é o metal de adição mais comumente usado para brasagem de aços para ferramentas e carbonetos cimentados.
A fim de melhorar a molhabilidade do metal de adição e a resistência da junta, Mn, Ni, Fe e outros elementos de liga são frequentemente adicionados ao metal de adição.
Por exemplo, 4% w (Mn) é adicionado ao B-Cu58ZnMn para fazer com que a resistência ao cisalhamento das juntas soldadas de metal duro atinja 300 ~ 320 MPa à temperatura ambiente e mantenha 220 ~ 240 MPa a 320 ° C.
Ao adicionar uma pequena quantidade de Co com base em B-Cu58ZnMn, a resistência ao cisalhamento da junta soldada pode chegar a 350MPa e possui maior resistência ao impacto e resistência à fadiga, o que melhora significativamente a vida útil de ferramentas e ferramentas de perfuração de rocha.
O ponto de fusão do metal de adição de prata e cobre é baixo e a tensão térmica gerada pela junta soldada é pequena, o que contribui para reduzir a tendência de rachaduras do metal duro durante a brasagem.
A fim de melhorar a molhabilidade do metal de adição e melhorar a resistência e a temperatura de trabalho da junta, Mn, Ni e outros elementos de liga são frequentemente adicionados ao metal de adição.
Por exemplo, o metal de adição B-Ag50CuZnCdNi tem excelente molhabilidade ao metal duro e a junta soldada tem boas propriedades abrangentes.
Além dos três tipos de soldas acima, soldas à base de Mn e Ni, como B-Mn50NiCuCrCo e B-Ni75CrSiB, podem ser usadas para carbonetos cimentados que operam acima de 500°C e requerem alta resistência de junta.
Para a brasagem de aço rápido, devem ser selecionados metais de adição de brasagem especiais que correspondam à temperatura de brasagem e à temperatura de têmpera.
Este tipo de metais de adição para brasagem pode ser dividido em duas categorias.
Um deles são os metais de adição para brasagem do tipo ferromanganês, que são compostos principalmente de ferromanganês e bórax.
A resistência ao cisalhamento das juntas soldadas é geralmente de cerca de 100 MPa, mas as juntas estão sujeitas a rachaduras.
A outra são ligas especiais de cobre contendo Ni, Fe, Mn e Si.
As juntas soldadas com ele não são propensas a trincas e a resistência ao cisalhamento pode ser aumentada para 300MPa.
(2) Fluxo e gás de proteção
A seleção do fluxo de brasagem deve corresponder ao metal base a ser soldado e ao metal de adição de brasagem selecionado.
Leitura relacionada: Fluxo de soldagem: como selecionar e usar corretamente
Na brasagem de aço para ferramentas e metal duro, o fluxo usado é principalmente bórax e ácido bórico, e um pouco de flúor (KF, NaF, CaF2, etc.) é adicionado.
As soldas de cobre e zinco são equipadas com fluxos FB301, FB302 e FB105, e as soldas de cobre prateado são equipadas com fluxos FB101 ～ FB104.
Quando metal de adição de brasagem especial é usado para brasagem de aço rápido, o fluxo de brasagem de bórax é usado principalmente.
Para evitar a oxidação do aço ferramenta durante o aquecimento da brasagem e evitar a limpeza após a brasagem, pode-se usar a brasagem com proteção a gás.
O gás de proteção pode ser gás inerte ou gás redutor, e o ponto de orvalho do gás deve ser inferior a –40 ℃.
O metal duro pode ser brasado sob a proteção do hidrogênio, e o ponto de orvalho do hidrogênio necessário deve ser inferior a -59 ℃.
4. Processo de brasagem
O aço ferramenta deve ser limpo antes da brasagem e a superfície usinada não precisa ser muito lisa para facilitar o umedecimento e espalhamento de materiais e fluxos.
A superfície do metal duro deve ser jateada com areia antes da brasagem, ou polida com carboneto de silício ou rebolo diamantado para remover o excesso de carbono na superfície, de modo a ser umedecido pelo metal de adição durante a brasagem.
O carboneto cimentado contendo carboneto de titânio é difícil de ser umedecido, então a molhabilidade da solda forte é aumentada revestindo sua superfície com óxido de cobre ou pasta de óxido de níquel de uma nova maneira e cozinhando em uma atmosfera redutora para fazer a transição de cobre ou níquel para a superfície .
A brasagem de aços-carbono para ferramentas deve ser preferencialmente realizada antes ou ao mesmo tempo que o processo de têmpera.
Se a brasagem for realizada antes do processo de têmpera, a temperatura solidus do metal de adição utilizado deverá ser superior à faixa de temperatura de têmpera, de modo que a soldagem ainda possa ter resistência suficiente quando reaquecida até a temperatura de têmpera sem falhas.
Quando brasagem e têmpera são combinadas, o metal de adição com temperatura solidus próxima à temperatura de têmpera deve ser selecionado.
A faixa de composição da liga de aço para ferramentas é muito ampla.
O metal de adição de brasagem adequado, o processo de tratamento térmico e a tecnologia de combinação dos processos de brasagem e tratamento térmico devem ser determinados de acordo com o tipo específico de aço, de modo a obter um bom desempenho da junta.
A temperatura de têmpera do aço rápido é geralmente mais alta do que a temperatura de fusão das soldas de prata, cobre e cobre-zinco, portanto, é necessário realizar a têmpera antes da brasagem e durante ou após o revenido secundário.
Se for necessário realizar a têmpera após a brasagem, somente o metal de adição especial acima mencionado poderá ser usado para brasagem.
Ao brasar ferramentas de aço rápido, é apropriado usar forno de coque.
Quando o metal de adição derreter, retire a ferramenta e pressurize-a imediatamente, extrude o excesso de metal de adição, conduza a têmpera em óleo e, em seguida, tempere a 550 ~ 570 ℃.
Ao brasar a ferramenta de metal duro com a haste da ferramenta de aço, é aconselhável aumentar a folga da costura de brasagem e aplicar uma junta de compensação plástica na costura de brasagem e resfriar lentamente após a soldagem para reduzir a tensão de brasagem, evitar rachaduras e prolongar a vida útil de o conjunto da ferramenta de metal duro.
5. Limpeza após brasagem
A maior parte do resíduo de fluxo corrói a junta soldada e também dificulta a inspeção da junta soldada, por isso precisa ser limpa.
O resíduo de fluxo na soldagem deve ser lavado com água quente ou mistura geral de remoção de escória e, em seguida, decapado com solução de decapagem apropriada para remover a película de óxido na ferramenta base.
Contudo, não utilize solução de ácido nítrico para evitar a corrosão do metal de brasagem.
O resíduo do fluxo de solda orgânico pode ser limpo ou limpo com gasolina, álcool, acetona e outros solventes orgânicos;
Os resíduos de óxido de zinco e cloreto de amônio são altamente corrosivos, por isso devem ser limpos em solução de NaOH a 10% e depois limpos com água quente ou fria.
Resíduos de bórax e fluxo bórico são geralmente resolvidos por métodos mecânicos ou imersão prolongada em água fervente.
6. Inspeção da qualidade da brasagem
Os métodos de inspeção de juntas soldadas podem ser divididos em inspeção não destrutiva e inspeção destrutiva.
A seguir estão principalmente métodos de teste não destrutivos:
(1) Inspeção visual.
(2) Teste de corante e teste de fluorescência.
Esses dois métodos são usados principalmente para verificar defeitos como microfissuras, furos de ar e folgas que não podem ser encontrados na inspeção de aparência.
